Sistema de coordenadas centrado en la Tierra y fijo en ella

El sistema de coordenadas centrado en la Tierra y fijo en la Tierra (acrónimo ECEF), también conocido como sistema de coordenadas geocéntricas, es un sistema de referencia espacial cartesiano que representa ubicaciones en las proximidades de la Tierra (incluida su superficie, interior, atmósfera y espacio exterior circundante) como medidas X, Y y Z desde su centro de masas. Su uso más común es en el seguimiento de las órbitas de los satélites y en los sistemas de navegación por satélite para medir ubicaciones en la superficie de la Tierra, pero también se utiliza en aplicaciones como el seguimiento del movimiento de la corteza.

La distancia desde un punto de interés dado hasta el centro de la Tierra se denomina distancia geocéntrica, R = (X² + Y² + Z²)^0,5, que es una generalización del radio geocéntrico, R₀, no restringida a puntos en la superficie del elipsoide de referencia. La altitud geocéntrica es un tipo de altitud definida como la diferencia entre las dos magnitudes antes mencionadas: h′ = R − R₀; no debe confundirse con la altitud geodética.

Las conversiones entre ECEF y coordenadas geodésicas (latitud y longitud) se analizan en la sección sobre conversión de coordenadas geográficas.

Al igual que cualquier sistema de referencia espacial, el ECEF consta de un sistema de coordenadas abstracto (en este caso, un sistema tridimensional convencional de coordenadas diestras) y un datum geodésico que vincula el sistema de coordenadas a las ubicaciones reales en la Tierra. El ECEF que se utiliza para el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es el geocéntrico WGS 84, que actualmente incluye su propia definición de elipsoide. También se pueden utilizar otros datums locales como el NAD 83. Debido a las diferencias entre los datums, las coordenadas ECEF para una ubicación serán diferentes para diferentes datums, aunque las diferencias entre la mayoría de los datums modernos son relativamente pequeñas, de unos pocos metros.

El sistema de coordenadas ECEF tiene los siguientes parámetros:

• El origen en el centro del elipsoide elegido. En el GT 84, este es el centro de masa de la Tierra.
• El Z axis es la línea entre los polos norte y sur, con valores positivos aumentando hacia el norte. En WGS 84, este es el polo de referencia internacional (IRP), que no coincide exactamente con el eje rotacional de la Tierra El ligero "wobbling" del eje rotacional se conoce como movimiento polar, y en realidad se puede medir contra un ECEF.
• El X eje se encuentra en el plano del Ecuador, pasando por el origen y extendiendo de 180° longitud (negativo) al meridiano primario (positivo); en WGS 84, este es el Meridiano de Referencia IERS.
• El Y axis se encuentra también en el plano del Ecuador, pasando por una longitud de 90°W (negativa) a 90°E longitud (positiva)

Un ejemplo son los datos NGS de un disco de latón cerca de Donner Summit, en California. Dadas las dimensiones del elipsoide, la conversión de coordenadas de latitud/longitud/altura sobre el elipsoide a X-Y-Z es sencilla: calcule la X-Y-Z para la latitud-longitud dada en la superficie del elipsoide y agregue el vector X-Y-Z que es perpendicular al elipsoide allí y tiene una longitud igual a la altura del punto sobre el elipsoide. La conversión inversa es más difícil: dadas las coordenadas X-Y-Z se puede obtener inmediatamente la longitud, pero no existe una fórmula cerrada para la latitud y la altura. Consulte "Sistema geodético". Utilizando la fórmula de Bowring en 1976, Survey Review, la primera iteración da una latitud correcta dentro de 10^-11 grados siempre que el punto esté dentro de los 10.000 metros por encima o 5.000 metros por debajo del elipsoide.

Las coordenadas geocéntricas se pueden utilizar para localizar objetos astronómicos en el Sistema Solar en tres dimensiones a lo largo de los ejes cartesianos X, Y y Z. Se diferencian de las coordenadas topocéntricas, que utilizan la ubicación del observador como punto de referencia para orientaciones en altitud y acimut.

Para las estrellas cercanas, los astrónomos utilizan coordenadas heliocéntricas, con el centro del Sol como origen. El plano de referencia puede estar alineado con el ecuador celeste de la Tierra, la eclíptica o el ecuador galáctico de la Vía Láctea. Estos sistemas de coordenadas celestes en 3D añaden la distancia real como eje Z a los sistemas de coordenadas ecuatoriales, eclípticos y galácticos utilizados en la astronomía esférica.

Un ejemplo del marco centrado en la Tierra

Vista polar, inercial centrado en la Tierra

Vista polar, centrada en la Tierra, fijada

• Tierra
• IRNSS-1B
• IRNSS-1C
• IRNSS-1E
• IRNSS-1F
• IRNSS-1G
• IRNSS-1I

(Los INSS son satélites geosincrónicos)

• Inercial centrado en la Tierra (ECI)
• Sistema geodéstico
• International Terrestrial Reference System and Frame (ITRS)
• vectores de estado orbital
• Sistema de coordinación planetaria

• Transformación dato ECEF Archivado 22 de marzo de 2007, en las notas Wayback Machine sobre la conversión de coordenadas ECEF a WGS-84 datum
• Datum Transformations of GPS Positions Application Note Archived Septiembre 27, 2007, en las notas Wayback Machine Clearer sobre la conversión de coordenadas ECEF a WGS-84 datum
• orientación geodésica datum vista general del sistema de coordenadas e información adicional
• GeographicLib incluye una utilidad CartConvert que convierte entre coordenadas geodésicas y geocéntricas (ECEF) o cartesianas locales (ENU). Esto proporciona resultados precisos para todas las entradas incluyendo puntos cercanos al centro de la Tierra.
• EPSG:4978